Samenvatting Materialen
Hoofdstuk 1: Inleiding
Soorten materialen:
- Metalen
o Ferro metalen = legeringen waarbij ijzer hoofdbestanddeel is
o Non-ferro metalen = metaal dat geen ijzer bevat of legering waarbij hoofdbestanddeel
geen ijzer is
- Biomaterialen = via levende organismen verkregen vb. hout
- Kunststoffen
o Natuurrubber = biologische oorsprong, kunstmatige opbouw en verwerking
- Keramische materialen = zeer oud, zijn zeer goede isolatoren en geleiders
Kunststoffen:
- Rubbers
- Thermoharders = blijven hard als ze worden verhit
- Thermoplasten = worden zacht bij verhitting
1.1 Metalen
- Gepolijst → glimmend
- Geoxideerd → dof
1.1.1 Ferro metalen
IJzer en staal
Eigenschappen:
- Roest in aanraking met lucht en water
- Zwaar, magnetisch en sterk
Voorkomen staal (=goedkoop en sterk):
- Als buis
- Als U-, I- en L-profielen
- Als plaat
- Dik en dun
Roestvast staal:
- Legeren met chroom → wordt magnetisch
- Als het ook nikkel bevat → niet-magnetisch
Gietijzer
Eigenschappen:
- Roest amper
- Kan in verschillende grillige vormen gegoten worden
- Verdraagt vooral drukspanning
- Bij overbelasting van trek → bros of taai
Gietstaal
Eigenschappen:
- Veel hogere smelttemperatuur dan gietijzer → veel moeilijker te gieten
- Vooral voor hoog belaste onderdelen zoals kapitaalgoederen
1
, Samenvatting Materialen
1.1.2 Non-ferro metalen
Aluminiumlegeringen
Eigenschappen:
- Licht, roest niet
- Zwakte-punt = soda
- Niet-magnetisch
- Indien veel silicium → veel grijzer van kleur
- Niet zo sterk als metaal
- Duurder dan metaallegeringen, wel makkelijker te vervormen → smelt bij veel lagere
temperaturen
Magnesiumlegeringen
Eigenschappen:
- Nog lichter dan aluminiumlegeringen
- Oxideren onmerkbaar langzaam
- Worden verwerkt in gietstukken en bewerkt met beitels
Titaanlegeringen
Eigenschappen:
- Lichter dan staal en ijzer maar zwaarder dan aluminiumlegeringen
- Roesten niet, blijven glimmen eenmaal gepolijst en uitmuntende weerstand tegen agressief
milieu
- Sterkte-eigenschappen en dichtheid = zeer gunstig
- Vervormbaarheid = niet zo hoog
Koperlegeringen
Eigenschappen:
- Ongelegeerd koper
o Goede geleider van elektriciteit en warmte
o Vervormbaar bij gewone temperaturen
o Even sterk als gewoon staal
o Glimt als goud indien gepolijst
o Aanraking met lucht → groene kleur
- Legeringen van koper en zink
o Synoniem: messing
o Geelkleurig
- Legeringen van koper en tin
o Synoniem: brons
o Bruinroodkleurig
o Toepassing: stuivers
- Koperlegeringen
o Goede weerstand tegen aantasting van (zee)water
o Niet-magnetisch
Zinklegeringen
Eigenschappen:
- Zeer lage smelttemperatuur
- Dun vloeibaar → makkelijk te gieten
- Goed bestand tegen regenwater → reden zinken van dakgoten en regenpijpen
2
, Samenvatting Materialen
Nikkel- en wolfraamlegeringen
Eigenschappen:
- Nikkellegeringen
o Makkelijk vervormbaar bij gewone temperaturen
o Relatief edel → chemisch weinig reactief
o Toepassing: muntmetaal
- Wolfraamlegeringen
o Zeer hoog smeltpunt
o Toepassing: gloeidraden in gloeilampen
Goud- en zilverlegeringen
Eigenschappen:
- Goudlegeringen
o Uitmuntende weerstand tegen allerlei chemische milieus
- Zilverlegeringen
o Wordt zwart in aanraking met lucht
- Lage elektrische weerstand
- Uitmuntende vervormbaarheid in kamertemperatuur
- Kleur afhankelijk van hoeveelheid koper en nikkel/palladium
- Toepassing: elektrische contacten, sieraden
1.2 Kunststoffen
- Synthetische polymeren
- Organisch van oorsprong (steenkool of aardolie)
- Veel lichter dan metalen
- Zeer grote moleculen, lange ketens van koolstofatomen
- Soms toevoeging weekmakers, versterkende vulstoffen, stabilisatoren en antioxidanten
- Niet biologisch afbreekbaar
- Ideale elektrische en warmte-isolatie
- Taal, sommige bros
- Niet-warmtebestendig → vervormbaar bij hoge temperaturen
- Blijven onveranderd na blootstelling van water en lucht
Thermoplasten
Eigenschappen:
- Lange ketenmoleculen, opgebouwd uit monomeren (kleine repeterende eenheden)
- Smelten bij temperatuursverhoging en stollen bij temperatuurverlaging zonder veel
energietoevoer
- Polyolefinen met polyetheen en polypropeen = koolwaterstoffen met grote ketenlengte
o Gedeeltelijk kristallijn → ondoorzichtig
o Zo licht dat ze op water kunnen drijven
o Toepassing polypropeen: gebruiksgoederen
o Toepassing polyetheen: verpakkingen vb. flessen, zakken en folies
- Vinylpolymeren hebben koolstofketens met waterstof en een andere zijgroep
o PS: polystyreen
Toepassing: consumentenproducten
o PVC: polyvinylpolymeren
Toepassing: buizen, pijpen en vloer- en meubelbekleding
o PMMA: polymethylmethacrylaat
- Vinylpolymeren met zuurstof en stikstof in de hoofdketens
3
, Samenvatting Materialen
o Nylons (vezels)
o Polycarbonaat (taai en doorzichtig)
o PET (polyetheentereftalaat): voor flessen en textiel
o LCP’s (vloeibaar-kristallijne polymeren): staalvormige, stijve moleculen die tot zeer
stijve, sterke en hittebestendige materialen leiden
Verschillende polymeren combineren met een polymeerblend
- Slagvast polystyreen (HIPS: ‘high impact polystyrene’): polystyreen (bros) + rubber
- Copolymerisatie: twee of meer verschillende monomeertypes in één keten
vb. ABS = acrylonitrilbutadieen – styreen (taai)
Thermoharders
Eigenschappen:
- Veel brosser dan thermoplasten → bevatten grote hoeveelheden vulmiddelen en/of
versterkende vulstoffen zoals minerale of organische deeltjes, anorganische en organische
vezels
- Sterker en harder dan thermoplasten
- Eenmaal gevormd → verweekt niet meer bij temperatuursverhoging
- Toepassingen: polyesters (behuizingen voor elektrische schakelaars), siliconen (afdichtingen),
alkydharsen (moderne lakken en deklagen)
Rubbers
Eigenschappen:
- Lange ketenmoleculen die verknoopt zijn (verknopingen = vulkaniseren)
Vulkanisatieproces:
- Bestuiven met zwavelatomen en verhitten
- Toepassing: auto- en fietsbanden, gasslangen, afdichtingen, pakkingen en transportbanden
Siliconenrubbers:
- Hoogwaardige, prijzige rubbers
- Uitstekend bestand tegen hoge en lage temperaturen
- Chemisch inert → geschikt voor isolatie, afdichtingen en medische toepassingen (kunstaders,
implantaten)
Thermoplastische elastomeren (TPE’s)
- Niet chemische verknoopt → fysische mechanismen vb. kristallisatie en lokale fasenscheiding
- Verknopingen verdwijnen door temperatuursverhoging
- Makkelijk herwerkbaar
1.3 Keramiek
Eigenschappen:
- Vast en vaak kristallijn → atomen op een bepaalde manier t.o.v. elkaar gerangschikt
- Bevat een niet-metaal
- Scheikundige verbindingen tussen niet-metalen en metalen en tussen niet-metalen
- Vrij bros maar toch taai
- Grote spreiding sterkte-eigenschappen
- Hard en sterk, slijtvast en corrosievast in zeer uiteenlopende milieus
4
Hoofdstuk 1: Inleiding
Soorten materialen:
- Metalen
o Ferro metalen = legeringen waarbij ijzer hoofdbestanddeel is
o Non-ferro metalen = metaal dat geen ijzer bevat of legering waarbij hoofdbestanddeel
geen ijzer is
- Biomaterialen = via levende organismen verkregen vb. hout
- Kunststoffen
o Natuurrubber = biologische oorsprong, kunstmatige opbouw en verwerking
- Keramische materialen = zeer oud, zijn zeer goede isolatoren en geleiders
Kunststoffen:
- Rubbers
- Thermoharders = blijven hard als ze worden verhit
- Thermoplasten = worden zacht bij verhitting
1.1 Metalen
- Gepolijst → glimmend
- Geoxideerd → dof
1.1.1 Ferro metalen
IJzer en staal
Eigenschappen:
- Roest in aanraking met lucht en water
- Zwaar, magnetisch en sterk
Voorkomen staal (=goedkoop en sterk):
- Als buis
- Als U-, I- en L-profielen
- Als plaat
- Dik en dun
Roestvast staal:
- Legeren met chroom → wordt magnetisch
- Als het ook nikkel bevat → niet-magnetisch
Gietijzer
Eigenschappen:
- Roest amper
- Kan in verschillende grillige vormen gegoten worden
- Verdraagt vooral drukspanning
- Bij overbelasting van trek → bros of taai
Gietstaal
Eigenschappen:
- Veel hogere smelttemperatuur dan gietijzer → veel moeilijker te gieten
- Vooral voor hoog belaste onderdelen zoals kapitaalgoederen
1
, Samenvatting Materialen
1.1.2 Non-ferro metalen
Aluminiumlegeringen
Eigenschappen:
- Licht, roest niet
- Zwakte-punt = soda
- Niet-magnetisch
- Indien veel silicium → veel grijzer van kleur
- Niet zo sterk als metaal
- Duurder dan metaallegeringen, wel makkelijker te vervormen → smelt bij veel lagere
temperaturen
Magnesiumlegeringen
Eigenschappen:
- Nog lichter dan aluminiumlegeringen
- Oxideren onmerkbaar langzaam
- Worden verwerkt in gietstukken en bewerkt met beitels
Titaanlegeringen
Eigenschappen:
- Lichter dan staal en ijzer maar zwaarder dan aluminiumlegeringen
- Roesten niet, blijven glimmen eenmaal gepolijst en uitmuntende weerstand tegen agressief
milieu
- Sterkte-eigenschappen en dichtheid = zeer gunstig
- Vervormbaarheid = niet zo hoog
Koperlegeringen
Eigenschappen:
- Ongelegeerd koper
o Goede geleider van elektriciteit en warmte
o Vervormbaar bij gewone temperaturen
o Even sterk als gewoon staal
o Glimt als goud indien gepolijst
o Aanraking met lucht → groene kleur
- Legeringen van koper en zink
o Synoniem: messing
o Geelkleurig
- Legeringen van koper en tin
o Synoniem: brons
o Bruinroodkleurig
o Toepassing: stuivers
- Koperlegeringen
o Goede weerstand tegen aantasting van (zee)water
o Niet-magnetisch
Zinklegeringen
Eigenschappen:
- Zeer lage smelttemperatuur
- Dun vloeibaar → makkelijk te gieten
- Goed bestand tegen regenwater → reden zinken van dakgoten en regenpijpen
2
, Samenvatting Materialen
Nikkel- en wolfraamlegeringen
Eigenschappen:
- Nikkellegeringen
o Makkelijk vervormbaar bij gewone temperaturen
o Relatief edel → chemisch weinig reactief
o Toepassing: muntmetaal
- Wolfraamlegeringen
o Zeer hoog smeltpunt
o Toepassing: gloeidraden in gloeilampen
Goud- en zilverlegeringen
Eigenschappen:
- Goudlegeringen
o Uitmuntende weerstand tegen allerlei chemische milieus
- Zilverlegeringen
o Wordt zwart in aanraking met lucht
- Lage elektrische weerstand
- Uitmuntende vervormbaarheid in kamertemperatuur
- Kleur afhankelijk van hoeveelheid koper en nikkel/palladium
- Toepassing: elektrische contacten, sieraden
1.2 Kunststoffen
- Synthetische polymeren
- Organisch van oorsprong (steenkool of aardolie)
- Veel lichter dan metalen
- Zeer grote moleculen, lange ketens van koolstofatomen
- Soms toevoeging weekmakers, versterkende vulstoffen, stabilisatoren en antioxidanten
- Niet biologisch afbreekbaar
- Ideale elektrische en warmte-isolatie
- Taal, sommige bros
- Niet-warmtebestendig → vervormbaar bij hoge temperaturen
- Blijven onveranderd na blootstelling van water en lucht
Thermoplasten
Eigenschappen:
- Lange ketenmoleculen, opgebouwd uit monomeren (kleine repeterende eenheden)
- Smelten bij temperatuursverhoging en stollen bij temperatuurverlaging zonder veel
energietoevoer
- Polyolefinen met polyetheen en polypropeen = koolwaterstoffen met grote ketenlengte
o Gedeeltelijk kristallijn → ondoorzichtig
o Zo licht dat ze op water kunnen drijven
o Toepassing polypropeen: gebruiksgoederen
o Toepassing polyetheen: verpakkingen vb. flessen, zakken en folies
- Vinylpolymeren hebben koolstofketens met waterstof en een andere zijgroep
o PS: polystyreen
Toepassing: consumentenproducten
o PVC: polyvinylpolymeren
Toepassing: buizen, pijpen en vloer- en meubelbekleding
o PMMA: polymethylmethacrylaat
- Vinylpolymeren met zuurstof en stikstof in de hoofdketens
3
, Samenvatting Materialen
o Nylons (vezels)
o Polycarbonaat (taai en doorzichtig)
o PET (polyetheentereftalaat): voor flessen en textiel
o LCP’s (vloeibaar-kristallijne polymeren): staalvormige, stijve moleculen die tot zeer
stijve, sterke en hittebestendige materialen leiden
Verschillende polymeren combineren met een polymeerblend
- Slagvast polystyreen (HIPS: ‘high impact polystyrene’): polystyreen (bros) + rubber
- Copolymerisatie: twee of meer verschillende monomeertypes in één keten
vb. ABS = acrylonitrilbutadieen – styreen (taai)
Thermoharders
Eigenschappen:
- Veel brosser dan thermoplasten → bevatten grote hoeveelheden vulmiddelen en/of
versterkende vulstoffen zoals minerale of organische deeltjes, anorganische en organische
vezels
- Sterker en harder dan thermoplasten
- Eenmaal gevormd → verweekt niet meer bij temperatuursverhoging
- Toepassingen: polyesters (behuizingen voor elektrische schakelaars), siliconen (afdichtingen),
alkydharsen (moderne lakken en deklagen)
Rubbers
Eigenschappen:
- Lange ketenmoleculen die verknoopt zijn (verknopingen = vulkaniseren)
Vulkanisatieproces:
- Bestuiven met zwavelatomen en verhitten
- Toepassing: auto- en fietsbanden, gasslangen, afdichtingen, pakkingen en transportbanden
Siliconenrubbers:
- Hoogwaardige, prijzige rubbers
- Uitstekend bestand tegen hoge en lage temperaturen
- Chemisch inert → geschikt voor isolatie, afdichtingen en medische toepassingen (kunstaders,
implantaten)
Thermoplastische elastomeren (TPE’s)
- Niet chemische verknoopt → fysische mechanismen vb. kristallisatie en lokale fasenscheiding
- Verknopingen verdwijnen door temperatuursverhoging
- Makkelijk herwerkbaar
1.3 Keramiek
Eigenschappen:
- Vast en vaak kristallijn → atomen op een bepaalde manier t.o.v. elkaar gerangschikt
- Bevat een niet-metaal
- Scheikundige verbindingen tussen niet-metalen en metalen en tussen niet-metalen
- Vrij bros maar toch taai
- Grote spreiding sterkte-eigenschappen
- Hard en sterk, slijtvast en corrosievast in zeer uiteenlopende milieus
4
